飽和/非飽和滲透流分析程式

2D滲透流分析(VGFlow2D) Ver.3

初版發佈:2010.04.30/最新版本發佈:2016.06.06

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程式概要

VGFlow是與群馬大學共同研究開發,運用有限元素法FEM的飽和-非飽和滲透流的分析程式。
此產品的分析方法是,透過將Richards式作為控制方程的嚴密飽和-非飽和滲透流分析系統,並且考量到控制方程的全般事項,因此適用的範圍較廣也可用於各式各樣的分析。
特別是近年瞬間集中性暴雨所引發的災害案例逐年增加,因此推測分析滲透流的需求也將會增加,所以FEM分析可針對集中性暴雨所引起的地質縫隙間水壓上升等進行模擬。

▲邊界條件

▲等高線圖

▲數值確認-元素

相關資訊

程式的功能與特點

功能

可進行穩態分析和暫態分析,並對應各種環境條件,也可將各種2D滲透現象透過輸出模型來呈現。


 分析類別 穩態分析
暫態分析
 分析模型 2D垂直斷面問題
對稱軸滲透問題
2D平面滲透問題
 邊界條件
水頭已知邊界(穩態/暫態)
滲出面邊界(穩態/暫態)
降雨邊界(穩態/暫態)
流量邊界(穩態/暫態)
水位變動邊界(暫態)
禁止滲出邊界(暫態)
點源(穩態/暫態)

飽和滲透特性

可以計算透水係數的異向性或者地層的傾斜。

不飽和滲透特性

可以設定以下的2種情況。


  1. vanGenuchten模型分析(輸入相同參數)
  2. 藉由輸入水分特性曲線(θ-ψ曲線)和不飽和透水係數(θ-Kr曲線)表來分析

特點

  1. 可以透過各種電子媒體·圖面(AutoCAD2007形式、SXF形式、圖紙掃描)來做成地層形狀模型。對應自動分割網格
  2. 作成的地層形狀模型可與「彈塑性地質分析GeoFEAS」、「地質動態有效力分析UWLC」、「斜面安定計算」、「柔構造樋門的設計計算」等數據進行連動
  3. 可以計算透水的異向性和地層的傾斜
  4. 可以設定防水壁
  5. 可以同時設定降雨邊界和水位變動邊界
  6. 在暫態分析中,從初期滲透面開始輸入,將可自動計算出壓力水頭節點值
  7. 使飽和-非飽和的滲透流FEM穩態和暫態分析成為可能。根據FEM的分析結果輸出為模型圖、等高線圖、 等間隙水壓線圖、動態水流彎度圖(水平方向、豎直方向)、飽和度等高線圖
  8. 將滲透分析結果(滲透線、等壓線)跟「斜面的安定計算」做數據通用
  9. 程式內建「河流堤防的構造指南」等全國代表的地理參數
  10. 透過輸出暫態分析結果的動畫,讓時間軸變得更直觀且容易理解

前處理器(PreProcessor)

作為FEM分析軟體,不僅有本社UC-1系列產品相近的使用者介面,還擁有一般數值分析軟體類似的設計。同時,地質分析系列的FEM產品中都具備的網格分割功能,也可在使用者介面中選擇使用。



藉由輸出AutoCAD2007形式、SXF形式CAD檔案或掃描圖紙,可以簡單地製作模型。


前處理器的設計書輸出功能

將從模型作成分頁~分析條件分頁的所有輸入畫面之項目做為圖片輸出。在專用的印刷項目的設定畫面中,把選項細化並加上ON/OFF功能,藉此可以達到輸出內容的客製化。透過前述之功能,將可以依照需求來製作並輸出設計書。


▲Per部印刷項目的設定畫面

▲【設計書】模型圖


▲【設計書】水位變動邊界

▲【設計書】元素定義

解算器(Solver)

現在所使用的是,由相關研究經驗豐富的群馬大學所開發的高品質解算器(Solver)。

後處理程式(PostProcessor)

作為Post功能,本軟體支援各種形式的檔案輸出,以及動畫化,使分析結果可以透過多方位視角來檢測評價。
此外,FEM分析結果可以輸出為流網,並可藉由動畫來觀察流網的時間變動。
暫態分析的結果可以儲存為AVI格式的動畫以便檢閱。


後前處理器的設計書輸出功能

將模型圖~數值輸出的所有分析結果做為圖表輸出。與前處理器相同,在專用的印刷項目的設定畫面中,把選項細化並加上ON/OFF功能,藉此可以達到輸出內容的客製化。透過前述之功能,將可以依照需求來製作並輸出計算清單。此外,還可配合需求來選擇輸出項目,因此從輸出的節點號碼、元素號碼、時間軸範圍(暫態分析時)為止皆可進行客製化。


▲Post部印刷項目的設定畫面


▲【設計書】
等高線-等電位

▲【設計書】向量圖


▲【設計書】時刻圖-節點

▲【設計書】時刻圖-元素

適用範圍

  1. 改定土木指針中降雨對堤防的影響
  2. 分析在大範圍降雨或者噴水的情況對下對於地下水的影響
  3. 分析河流堤防的內部滲水面和水壓情況
  4. 土石堤防的設計、計算與檢討蓄水池週遭山地的滲水
  5. 檢視灌漿等基本處理的透水性
  6. 計算蓄水池堤防、防災池堤防的設計
  7. 分析建設擋土牆時,地下管道的鋪設與涌砂現象
  8. 分析被壓地下水的影響
  9. 透過把握滑坡地帶的壓力分佈狀態,檢討水井的設定
  10. 檢視河川圍堰等各種工程對滲透流變化的影響

地質分析系列的CIM功能強化

地質分析系列的各種產品,透過CIM(Construction Information Modeling)功能升級實現了地形數據或各種UC-1系列中地質相關產品中的數據共用。

與使用地形數據.GF1檔案的數據進行連動
彈塑性地質分析(GeoFEAS)2D Ver.4

柔性洩水管道設計 的變位量進行連動
可對彈塑性地質分析中分析的地排盤變形結果輸出為「柔性洩水管道設計」,並檢視函體直向的等級2之耐震度。

GeoFEAS2D

柔性洩水管道


可針對設計擋土牆 時對週遭地質影響的分析進行模型化,並計算強制改變墻壁位置時對地質所造成的變形。
地基動態的有效應力分析(UWLC)Ver.2

斜面安定計算的加速度進行連動
對高度超過30公尺以上的路堤進行Newmark法計算時,需要將滑土塊的加速度回應波形作為地動輸入。藉由「地基動態的有效應力分析」與「斜面安定計算」數據的連動,可對應UWLC中的2DFEM地震回應分析裡,所求得的滑土塊之加速度回應波形。可對高路堤、大規模路堤的等級二地動進行安定計算。

UWLC

斜面安定計算

2D滲透流分析(VGFlow2D)Ver.3

GeoFEAS2D 水位線進行連動

VGFlow2D

GeoFEAS2D


UWLC 水位線進行連動
斜面安定計算 水位線・電位線進行連動
透過與外部檔案(*.PRS【水位線】、*.PTN【等電位線】)連動,可以反映飽和/不飽和滲透流FEM的分析結果。 
GeoFEAS Flow3D(滲透流分析專用版)

LEM3D 的水位線進行連動
將「GeoFEAS Flow3D(滲透流分析專用版)」的分析結果或其他公司產品的分析結果設為文字檔案,並作為「3D滑坡斜面安定分析(LEM3D)」來讀取時,可以產生滑坡分析所需要的地下水面,也可進行3D斜面安定分析。

VGFlow3D

LEM3D

適用標準與參考文獻

  1. 「道路土工指針」((社)日本道路協會)
  2. 「鐵道構造物等設計標準‧同解說」((財)鐵道總合研究所)
  3. 「建設省河川砂防計術指針基準(案)設計篇「I」」((社)日本河川協會編)
  4. 「河川堤防的構造檢討之指南」((財)國土技術研究中心)
  5. 「中小河川的堤防點檢‧對策之指南」((財)國土技術研究中心)
  6. 「高規格堤防路堤設計‧施工手冊」((財)RiverFront research Center)
  7. 「土地改良事業計劃設計基準」(農林水產省農村振興局)
  8. 「多目的水庫的建設」((財)水庫技術中心)
  9. 「蓄水池周邊的滑坡調查與對策」((財)國土技術研究中心)
  10. 「防災調節池等技術基準(案)」((社)日本河川協會)
  11. 「鋼板樁二重式圍堰工程設計手冊」((財)國土技術研究中心)

產品價格

軟體價格

■軟體價格

產品名稱

價格

2D滲透流分析(VGFlow2D) Ver.3 OPEN

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額外支付定價的40%,將可以在任意地點和任意PC上使用。

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2D滲透流分析(VGFlow2D) Ver.3 OPEN

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租賃/浮動授權價格


■租賃授權:短期使用,價格低廉。

■浮動授權:透過網路認證,可以在任意地點、任意電腦使用。

■臨時授權:可以在現有產品授權的基礎上臨時增加授權數量。以租賃許可期限(1到3個月)為單位進行授權,並根據使用記錄進行收費。提前預約,可享受租賃授權15%的價格優惠。可以透過使用者資訊頁面來申請。

※租賃授權或浮動授權開始後無法更改期限,如需延長期限需要再次申請。

租賃/浮動租賃授權價格

■租賃授權

對象產品 1個月 2個月 3個月 6個月
2D滲透流分析(VGFlow2D) Ver.3 OPEN OPEN OPEN OPEN

■浮動租賃授權

對象產品 1個月 2個月 3個月 6個月
2D滲透流分析(VGFlow2D) Ver.3 OPEN OPEN OPEN OPEN

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產品名稱 教育版價格
2D滲透流分析(VGFlow2D) Ver.3 OPEN

版本開發履歷


版本履歷

 2D滲透流分析(VGFlow2D) Ver.3
版本 發佈日期 主要更新內容
3.0.0 16/06/06
  1. 增加Pre部PPF輸出功能
  2. 增加Post部PPF輸出功能
  3. 帳號認証變更為訂閱服務方式

操作環境


操作環境

OS Windows 8/10 32Bit或64Bit的作業環境
CPU Pentium III 800MHz以上 (推薦 Pentium IV 3.0GHz以上)
所需記憶體(包含OS) 512MB以上
所需磁碟空間 約120MB以上(安裝時)
顯示器(畫面解析度) 1024×768以上
輸入數據副檔名 VG2
檔案輸出 分析部分輸出
和其他產品的連動 <匯入>
斜面安定用滲透流FEM分析數據檔案(VGS)
斜面安定計算的模型作成工具檔案
地質分析用數據(GF1)
彈塑性地質分析(GeoFEAS)2D
地基動態的有效應力分析(UWLC)
<導出>
地質分析用地形數據(GF1)

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範例圖片

▲邊界條件

▲滲透元素的屬性設定和對話方塊設定
(飽和屬性)

▲滲透元素的屬性設定和對話方塊設定
(不飽和屬性)

▲滲透元素的屬性設定和對話方塊設定
(水分特性曲線)

▲滲透元素的屬性設定和對話方塊設定
(不飽和透水係數)

▲分析執行畫面

▲等高線圖

▲等電位線圖

▲水平方向動水梯度等高線

▲垂直方向動水梯度等高線

▲體積含水量等高線

▲飽和度等高線

▲流線網

▲指定斷面流量

▲向量圖

▲相對飽和度時間圖

▲數值確認-元素

▲Pre部印刷項目確定畫面

▲【設計書】模型圖

▲【設計書】水位變動邊界

▲【設計書】定義元素

▲Post部印刷項目設定畫面

▲【設計書】
等高線-等電位

▲【設計書】向量圖

▲【設計書】時刻圖-節點

▲【設計書】時刻圖-元素

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